Все слышали слово «сплав», а некоторые считают его синонимом термина «металл». Но эти понятия различны. Металлы – это группа характерных химических элементов, тогда как сплав – продукт их соединения. В чистом виде металлы практически не используются, к тому же их сложно получить в чистом виде. Тогда как сплавы распространены повсеместно.
Что такое сплав
Давайте рассмотрим этот вопрос подробнее. Итак, сплав – это соединение нескольких металлов или одного и различных неметаллических добавок. Такие соединения используются повсеместно. Сплав – это макроскопическая однородная система, полученная методом плавления. Они были известны еще с самых древних времен, когда человечество при помощи примитивных технологий научилось производить чугун, бронзу, а немного позже – сталь.
Производство и использование этих материалов обусловлено тем, что можно получить сплав с заданными технологическими свойствами, при этом многие характеристики (прочность, твердость, коррозионная стойкость и другие) выше, чем у отдельных его компонентов.
Основные виды
Как классифицируют сплавы? Это делают по типу металла, который является основой соединения, а именно:
- Черные. Основа – железо. К черным сплавам относятся все виды сталей и чугунов.
- Цветные. Основа – один из цветных металлов. Самые распространенные цветные сплавы – на основе меди и алюминия.
- Сплавы редких металлов. На основе ванадия, ниобия, тантала, вольфрама. Применяются преимущественно в электротехнике.
- Сплавы радиоактивных металлов.
К основному компоненту в сплав добавляют другие элементы – металлы и неметаллы, которые улучшают его технологические свойства. Эти добавки называют легирующими. Также в сплавах присутствуют вредные примеси – при превышении их допустимого значения у материала снижаются многие характеристики. Итак, теперь вы знаете, что такое сплав.
Сплавы также классифицируют на двойные, тройные и другие – по числу компонентов. По однородности структуры – на гомогенные и гетерогенные. По отличительным свойствам – на легкоплавкие и тугоплавкие, высокопрочные, жаростойкие, антифрикционные, коррозионностойкие и материалы со специальными свойствами.
Механические свойства
Механические свойства сплавов определяют работоспособность материала при воздействии на него внешних сил. Для того чтобы выяснить характеристики соединения, образец подвергают различным испытаниям (растягивают, царапают, нагружают, вдавливают в него металлический шарик или алмазный конус, изучают под микроскопом) на определение прочности, упругости, пластичности.
Физические
Состав сплава определяет его физические свойства. К ним относят удельный вес, электропроводность, температуру плавления, удельную теплоемкость, коэффициент объемного и линейного расширения. Также к физическим относятся магнитные свойства сплавов. Они характеризуются остаточной индукцией и магнитной проницаемостью.
Химические
Что такое химические свойства сплава? Это характеристики, определяющие, как материал реагирует на воздействие различных активных, в том числе и агрессивных средств. Химическое воздействие среды можно увидеть визуально: железо «съедает» ржавчина, на бронзе появляется зеленый налет оксидов, сталь растворяется в серной кислоте.
В металлургии и тяжелом машиностроении применяется множество способов борьбы с агрессивным влиянием внешней среды: разрабатываются новые, более стойкие материалы на основе меди, титана и никеля, сплавы покрывают защитными слоями – лаками, красками, окисными пленками, улучшают их структуру. В результате негативных факторов среды промышленность ежегодно терпит ущерб, исчисляемый миллионами тонн стали и чугуна.
Технологические
Технологичность – это что такое? Сплав в промышленности нужен не сам по себе, из него изготавливают какую-либо деталь. Следовательно, материал будут нагревать, резать, деформировать, подвергать термической обработке и проводить другие манипуляции. Технологичность – это способность сплава подвергаться разным способам горячей и холодной обработки, например плавиться, легко растекаться и заполнять литейную форму, деформироваться в горячем или холодном виде (ковка, горячая и холодная штамповка), свариваться, обрабатываться металлорежущим инструментом.
Технологические свойства можно разделить на:
- Литейные. Они характеризуются жидкотекучестью – способностью заполнять форму для литья, усадкой (процент потери объема после охлаждения, отвердевания) и ликвацией – сложным процессом, при котором образуется неоднородная структура материала в разных частях отливки.
- Ковкость. Это способность сплава деформироваться под ударной нагрузкой и принимать нужную форму без потери целостности. Некоторые металлы обладают хорошей ковкостью только в горячем виде, другие – в холодном и в горячем состоянии. Например, сталь куют в раскаленном виде. Сплавы алюминия и латунь хорошо принимают нужную форму при комнатной температуре. Бронза плохо поддается ударной деформации, а чугуны не пластичны и под воздействием молота разрушаются (за исключением ковкого чугуна).
- Свариваемость. Хорошей свариваемостью обладает низкоуглеродистая сталь, гораздо хуже эта характеристика у высоколегированных сталей и чугунов.
